CU TRÚC BÀI D THI
I. Thông tin chung v Đội thi:
- Đội thi: SMARTFIRE
- Giáo viên: Nguyn Th Thanh Huyn Trường THPT M Lc SĐT 0948407502
Email: thanhhuyen796@gmail.com
- Đơn vị đăng ký: Trường THPT M Lc
- Tnh Thành ph: Thành ph Nam Định Tỉnh Nam Đnh
II. Đ tài/ Gii pháp: THIT B THÔNG MINH TRONG NHÀ BP
III. Gii thiệu Đội thi:
STT
H và Tên
Trường
Lp
Vai trò trong đội
1
Đặng Thế Sơn
THPT M Lc
11A1
Nhóm trưởng
2
Nguyn Công Minh
THPT M Lc
12A2
Thành viên
IV. Ý nghĩa Tên Đội thi:
Smart - là thông minh
Fire - là ngn la - biểu tượng của căn bếp
SmartFire để ch một căn bếp thông minh.
V. Tôn ch làm vic ca Đội:
Thành công không ngi th thách
Đoàn kết gi vng tinh thn
Quan tâm lng nghe cùng nhau chia s.
VI. Mc lc bài d thi:
1. Đề tài d thi: THIT B THÔNG MINH TRONG NHÀ BP
2. Lý do chọn đềi
- Hiện nay tn thị trường đã nhiều thiết bị thông minh trong nhà bếp nhưng
chúng chưa sự liên kết tích hợp với nhau dẫn đến sự cồng kềnh trong căn bếp
kèm theo đó giá thành khá cao. Hơn nữa việc sử dụng các thiết bị thông minh là một
nhu cầu trong cuộc sống hiện đại.
- Mặt khác căn bếp gia đình không chỉ nơi ăn uống, nấu nướng còn không
gian sinh hoạt, quây quần, nạp năng lượng của các thành viên sau những phút giâym
việc, học tập, vui chơi. Chắc hẳn, không gian nhà bếp cũng nơi được lui tới sử
dụng nhiều nhất với mỗi gia đình. Do đó, việc đu tư cho căn bếp thêm tiện nghi hơn,
hiện đại hơn với những món đồ gia dụng, thiết bị nhà bếp chất lượng cao là điều cần
thiết.
- Để khắc phục điều đó, bằng chính khả năng của mình, chúng em đã nghiên cứu,
tìm tòi và cùng nhau xây dựng nên 01 sản phẩm “Thiết bị thông minh trong nhà bếp”
nhằm mang lại những tính năng cũng nsự tích hợp tuyệt vời đem đến sự trải nghiệm
mới cho những người nội trợ.
3. Phương pháp tìm hiểu vấn đề
3.1. H thng làm mát
- H thng làm mát h thng thông minh hiện đại, kh năng làm mát
giúp không gian căn phòng trở nên thoáng đãng, mát mẻ hơn và tiện nghi hơn.
- Vi các thiết kế nhà hiện nay đều nhà cao tầng, chung khép kín. Nên
không gian trong nhà thường rt ngt ngt, nóng bc. Biện pháp cho điều này chính là
các h gia đình thường s dng h thng làm mát.
3.1.1. H thng làm mát có li ích gì?
- Làm mát căn phòng: H thng s làm mát giúp căn phòng h nhiệt, đem lại
không gian thoáng đãng cho căn phòng.
- Giúp các thiết b nhit (bếp ga, vi sóng, ...) sau khi nấu nướng duy trì nhit
độ ổn định tránh gây cháy, n.
- Ci thin mức độ thoi mái, d dàng khi làm vic trong nhng ngày oi bc
- Ci thin chất lượng không khí: Điu hòa có th lc bi, phn hoa, cht gây d
ứng trong môi trường khác và cn tr s phát trin ca nm mc bng cách giảm đ m
trong không khí. những nơi chất lượng không khí kém, điều hòa không khí có th
to ra mt bu không khí sạch và trong lành hơn.
3.1.2. Công dng ca h thng làm mát.
- Làm mát, giúp gim nhiệt độ n phòng của bn.
- Ci thin chất lượng không khí
- Nhiệt độ thấp hơn làm gim s hin din côn trùng, hay sinh trùng gây bnh.
- H thống điều hòa sch s loi b các cht gây d ứng bên ngoài như oxen.
- Chng say nóng và mất nước.
3.1.3. Cu to ca h thng làm lnh.
- H thng làm lnh gm 2 phn:
+ Dàn nóng lnh: nóng lnh gm mt nóng mt lnh. Mặt nóng được
tn nhit càng cao thì mt lnh ph hơi mát càng tốt.
+ Dàn tn nhit bằng nước: Tn nhit nước được dùng để tn nhit mt nóng cho
con sò
3.1.4. H thng làm mát hoạt động như thế nào?
Khi cp ngun, dàn s hoạt động ph i mát ra ngoài không khí, máy bơm
s bơm nước tuần hoàn đi qua dàn đi vào dàn tn nhiệt nước. Lúc này dàn tn
nhiệt nước hoạt động để tản hơi nước nóng cũng để tn nhit cho mt nóng ca ra
ngoài môi trường.
3.1.5. Các tính năng thông minh của h thng làm lnh trên th trưng
- Cm ng thông minh t điu chnh nhiệt độ.
- Điu khin máy lnh bằng điện thoi.
- Chế độ làm lạnh nhanh: Khi bắt đầu hoạt động, chế độ làm lnh nhanh cho phép
máy lạnh vận hành với công suất cực đại nhằm nhanh chóng đưa căn phòng đạt nhiệt
độ cài đặt trong thời gian ngắn nhất. Khi độ lạnh đã đạt mức yêu cầu, máy sẽ tự động
quay về chế độ bình thường, tạo cảm giác dễ chịu cho người sử dụng.
3.2. H thng chng cháy
- H thng chng cháy đóng vai trò cùng quan trng đi với căn bếp - nơi
cha rt nhiu vt dng có th gây cháy như bếp, các đin, thiết b đin và rt nhiu
vt d cháy. Ch cn mt mi la nh mà không được phát hin kp thi thì rt d y
nên ha hon, gây nguy him cho c căn nhà, vậy h thng chng cháy cn phải được
ưu tiên hàng đầu. Trong h thng chống cháy này, chúng em đã sử dng 1 thiết b cm
biến khí gas và 1 thiết b cm biến nhiệt đ
3.2.1. Cm biến khí gas
Hình 1 .Cm biến khí gas
- Thiết b này s dng phn t SnO2 độ dẫn điện thấp hơn trong không khí
sch, khi khí d cháy tn ti, cm biến có độ dn điện cao hơn, nồng độ cht d cháy
càng cao thì độ dẫn điện ca SnO2 s càng cao được tương ng chuyển đổi thành
mc tín hiệu điện.
- Cm biến có độ nhy cao vi LPG, Propane và Hydrogen, mê-tan (CH4) hơi
d bt la khác, vi chi phí thp và phù hp cho các ng dng khác nhau.
- Cm biến xut ra c hai dng tín hiu là Analog Digital, tín hiu Digital có
th điu chnh mc báo bng biến tr.
3.2.2. Cm biến nhiệt độ
Hình 2. Mch kim soát nhiệt độ
- Cm biến nhiệt độ là thiết b dùng cm nhn s biến đổi của các đi lượng vt
lý không có tính chất điện (nhiệt độ, áp suất, u lượng…) cần đo thành các đại lượng
(thường mang tính chất điện) có th đo và xử lý được
- Nguyên lý làm vic ca cm biến nhiệt độ là dựa trên đặc tính ca ngun nhit
tác động đến các yếu tn ngoài. S thay đổi ca các yếu t bên ngoài đó sẽ được đo
li chuyn thành n hiệu điện truyn vào mch x lý tín hiu. ... Khi nhiệt độ tăng
thì điện tr ca bạch kim cũng tăng và ngược li.
3.3. H thng phun kh khun
H thng phun kh khun hoạt đng dựa trên nguyên lý phun ơng dung dch
kh khun. H thng s kh khun, tu dit nhng ký sinh trùng hi (rui, mui,
gián, …) hay mt s vi khuny bệnh. Đồng thi có th kh mùi, to nên mt bu
không khí thoii, d chu.
3.3.1. H thng phun kh khun có li ích gì?
- Bo v sc khe gia đình bạn: Cho bt c đâu bề mặt, đồ vt, sàn nhà hoc
thm chí trong không khí xung quanh, các mm bệnh như virus, vi khuẩn hoc nm
mt khp mọi nơi. là hệ thng min dch ca chúng ta th chng li chúng mt
cách hiu qu.
- Đem lại độ v sinh thc phm: H thng th xua đuổi, tiêu dit nhng côn
trùng (Rui, muỗi, gián,.....) có nguy cơ mang mầm bnh làm mt v sinh, an toàn ca
thc phm.
- Đem lại bầu không khí thoáng đãng, trong lành của ngôi nhà.
3.3.2. Công dng ca h thng kh khun.
-Tiêu dit vi khun, côn trùng mang mm bnh gây hi sc khỏe cho con người
- To các ion lc không khí, vô hiu hóa hoạt động ca nm mc gây mùi khó
chu
- Loi b virus k c là corona virus
3.3.3. Cu to ca h thng kh khun.
- Khay đựng dung dch
- B phn tạo hơi nước. B phn tạo hơi nước bao gm vt liu dạng màng lưới
bng cht liu nh và dai, có kh ng hấp th ớc tương đối tt
- B chuyển đổi ngun
- Qut tản hơi gió
3.3.4. H thng kh khun hoạt động như thế nào?
- Khi cung cp vào máy phun sương cùng một đin áp trái du, luân phiên theo
một chu nào đó thì vt liu s co dãn theo đúng chu ca ngun cp. Cách này
tương tự nmàng loa tạo ra âm thanh. Giao động này tác động lên lp màng bên trên,
giúp tách các phân t c trên b mt qua các l hng ca làn sóng khác tn s gia
tấm màng và nước.
3.3.5. Các tính năng thông minh của h thng phun kh khun
- Hoạt đng êm ái, êm du không gây khó chịu cho người dùng. Khi hoạt động,
máy không to ra tiếng n mang lại độ yên tĩnh cao, mang đến s êm ái không gây nh
ởng đến người dùng.
- T động ngt khi hết dung dch
- T động tt ngun khi mc c thấp, đảm bảo an toàn cho người s dng
- Chức năng hẹn gi có th cài đặt thi gian bt, tt.
- Điu khin bng ging nói, nút bt cm ng nhanh nhy
- Điu khin d dàng. Kết ni thông minh qua App.
3.4. Mt s chế đ hot đng
3.4.1. Chế độ cm biến
- Bt tt qua nút cm ng chm
- Bt tt t động qua các module:
+ Cm biến khí gas
+ Cm biến nhiệt độ GY-906: đo nhiệt độ phòng bếp hin th qua màn oled
+ Mch W1209 (h thng chng cháy): khi nhiệt độ căn phòng giá trị lớn hơn
hoc bng khong nhiệt đ đã cài trong mạch (42°C- 50°C), mch s kích relay để bt
máy bơm, đưa nước ra ngoài ngăn chặn đám cháy
+ Cm biến t (h thng phun kh khun): T động tt ngun khi mực nước thp,
đảm bảo an toàn cho người s dng
3.4.2. Trợ lý ảo AI Google Assistant hiểu và nói tiếng Việt
- Tr o Google Assistant được tích hp o mạch điu khin cho phép ta thc
hin các câu lệnh để điu khin các thiết b trong nhà bếp mt cách d dàng, tin li
- Google Assistant một trợ nhân ảo, được phát triển bởi Google giới
thiệu tại hi nghị nhà phát triển của hãng vào tháng 5-2016. Không giống như Google
Now, Google Assistant thể tham gia các cuộc trò chuyện 2 chiều. Người dùng thể
tương tác với Google Assistant qua giọng nói tự nhiên, hoặc thể nhập qua bàn phím.
- Một trong những công nghệ hiện đại thú vị nhất hiện nay khnăng tương tác,
ra lệnh bằng giọng i giữa người dùng phổ thông với các thiết bcông nghệ như chiếc
điện thoại thông minh (smartphone) với sự trợ giúp của trợ lý kỹ thuật số.
- Google Assistant trợ lý kỹ thuật số thừa hưởng trí thông minh nhân tạo (AI),
Máy học (Machine Learning) và khả năng xử lý ngôn ngữ tự nhiên nên hiểu được các
câu lệnh, câu hỏi từ người dùng. Và nay, Google Assistant bắt đầu có thể “hiểu, nghe,
nói” tiếng Việt.
- Bt tắt qua điều khin bng ging nói trong thiết b
+ H thng làm mát
+ H thng kh khun
+ Đèn
- Bt tắt qua điện thoi
- Cánh gió (h thống làm mát): điều khiển qua điện thoi tùy chnh nhiệt độ làm
mát t dàn lnh.
3.5. Giải pháp tiết kiệm của nhà bếp thông minh
- Nhà bếp thông minh gp bạn tiết kiệm chi phí sinh hoạt trong gia đình
mỗi thiết bị điện đều mức tiêu thụ điện năng thp và đồng thời chúng quản cực
kỳ hiệu qu những thiết bị điện khác trong căn nhà. Chẳng hạn như các thiết bị điện
trong nhà sẽ tự động tắt nếu phát hiện rò rỉ khí ga, vòi nước tự động phun nước khi
lửa (cháy), máy lạnh sẽ làm mát căn bếp không làm tắt lửa của bếp ga, hơn
nữa không gây tốn điện năng như điều hòa bình thường. Hơn nữa thiết bị có thể tự
động bật mở màn hình giúp người nội trợ có thể giải trí, hay tìm những ng thức
nấu ăn trong chính căn bếp của mình.
- Điều này đã mang lại sự tiện lợi đa dạng chức năng trong một thiết bị
khiến cho căn bếp của mỗi nhà trở nên gọn gàng đơn gin nhưng cũng không
kém phần sang trọng. Hơn nữa còn giúp gia chủ tiết kiệm năng lượng, bảo vệ
môi trường và đặc biệt nâng cao chất lượng cuộc sống.
4. Ý tưởng v gii pháp
- Tìm hiểu các thiết bị thông minh trong nhà bếp
- Chế tạo 01 thiết bị thông minh tích hợp được nhiều tính năng, dễ dàng sử dụng,
tiện lợi cho người nội trợ và tiết kiệm điện.
* Các tính năng của thiết bị tích hợp:
+ Làm mát như một chiếc điều hòa
+ Phun khử khuẩn dưới dạng phun sương.
+ Chống cháy, báo cháy
+ Điều khiển bằng giọng nói
- Với đề tài này giúp học sinh có nhiều kiến thức về mạch arduino, về các thiết
bị, tập thói quen nghiên cứu khoa học phục vụ công việc, có thể ứng dụng rộng rãi
trong thực tế.
5. Gii pháp thc hin mô hình mu
5.1. Kiến thức nền để vận dụng trong quá trình thiết kế hệ thống máy thông
minh trong nhà bếp
- Môn Vật lí; Môn Công nghệ; Môn Toán học; Môn Tin học
- Suốt chiều dài lịch sử, con người đã sáng chế ra hàng nghìn thiết bị nhà bếp để
phục vụ cho ẩm thực. Đơn cử thời kỳ giao thoa giữa hai thế kỷ 18 19, khi khoa
học bắt đầu tìm ra hai nguồn năng lượng là điện và động cơ hơi nước. Các thiết bị nhà
bếp thông minh lúc này mới dần được hình thành. Những nhà khoa học đã chọn gian
bếp làm nơi đầu tiên ứng dụng công nghệ mới. Có thể nhắc đến bếp lò tiết kiệm năng
lượng của Benjamin Thomson. Kiểu lò này được làm bằng sắt và đóng kín hoàn toàn,
có thể sử dụng một ngọn lửa để đun nóng nhiều nồi, từ đó tiết kiệm được tối đa nguồn
nhiên liệu cho người sử dụng.
- hình “Nhà bếp thông minh” hoạt động trên nền tảng Arduino, một nền
tảng lập trình khá mới ở Việt Nam nhưng đã xuất hiện từ năm 2005 Ý. Hiện tại có rất
nhiều loại IC điều khiển khác nhau và đa sđều được lp trình trên Ngôn ngữ C/C++
hoặc Assembly (hợp ngữ). Đây chính do nn tảng Arduino được phát triển nhằm
đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử cũng như lập trình trên vi xử lí.
5.2. Nghiên cứu thực nghiệm các loại mạch sử dụng trong dự án.
nóng - lạnh hay còn gọi tấm bán dẫn siêu công nghệ hay chip peltier
là cấu kiện bán dẫn có tính chất làm lạnh một mặt mặt còn lại được làm nóng.
Khi nguồn điện năng được cấp cho thiết bị điện đi vào sò nóng lạnh. Tùy thuộc
vào chế độ làm việc của thiết bị làm nóng hay làm lạnh để chuyển mức nhiệt năng
từ mặt nóng sang mặt lạnh để tạo lnh hoặc ngược lại. Mức nhiệt lượng từ mặt lạnh
được chuyển sang mặt nóng với tổng nhiệt ợng cao. Nhờ vậy, thiết bị có thể thực
hiện làm nóng hoặc làm lạnh.
Arduino
+ Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị, giám sát qua máy tính trên nền tảng
web, kết hơp ứng dụng trên Android
+ ESP8266: Điều khiển thiết bị qua wifi
Raspberry Pi 4
+ Sử dụng trợ lý ảo của Google (Loa Google, Google Asisstant trên Android để
điều khiển thiết bị điện qua Internet)
+ Giới thiệu sử dụng các cảm biến, giao tiếp các cảm biến thông dụng như cảm
biến phát hiện khí gas
Mạch tạo sương siêu âm
+ Máy phun sương siêu âm là những thiết bị có thể tạo ra sóng siêu âm để phân
tách nước hoặc các hỗn hợp gồm nước với tinh du thành các ht nhỏ li ti rồi phun” ra
môi trường bên ngoài dưới dạng sương mỏng. Kích thước của máy khá nhỏ gọn, vỏ
ngoài thường được làm nhựa cao cấp có độ bền cao.
Khi nước tiếp xúc với sóng siêu âm sẽ bị phân tách thành hơi nước dạng sương
mù sau đó sẽ được đẩy ra môi trường bên ngoài.
5.3. Sơ đồ khối các hệ thống chính trong máy thông minh
Hình 1. Sơ đồ khi mch ESP8266
Hình 2. Sơ đồ khi h thng chng cháy
Kết ni wifi
Tín hiu t mch
Raspberry Pi
Tín hiu t công tc
cm ng
Kết thúc
Băt đầu
X lý tín hiu
Bắt đầu
Thu thp d liu t
cm biến khí gas
Đọc d liu cm biến khí gas
So sánh
Nếu PMM > 600
Báo động còi cnh báo
Kết thúc
Nếu
Hình 3. Sơ đồ khi h thống phun sương
Bắt đầu
Nếu trong b cha có
dung dch
Nếu trong b cha
không có dung dch
Cm biến
dung dch
H thng s bắt đầu
hoạt động
H thng
điu khin
H thống phun đến khi
hết nước trong b
Khi ta tt
h thng
Kết thúc
Hình 4. Sơ đồ khi mch Raspberry Pi điều khiển qua giọng nói
Bắt đầu
Tín hiu giọng nói được
Raspberry tiếp nhn
Tr lý AI x
tín hiu
Nếu tr
chưa hiểu được
yêu cu
Kết thúc
Nếu tr
đã hiểu
đưc yêu
cu
Tín hiệu được truyn
đến các thiết b
Ta phi nói rõ
yêu cu ca
mình 1 ln na
để tr lý hiu
x
Các thiết b thc
hin yêu cu
x
x
x
x
x
x
5.4. Quá trình viết code và np code
Viết code cho mch Esp 8266:
Viết code cho mch cm biến nhiệt độ GY-906
Test code
Chạy hệ điều hành cho mạch Raspberry Pi và test thử
+ Chạy hệ điều hành google assistant cho mạch Raspberry Pi để điều khiển các
hệ thống của máy qua giọng nói.
5.5. Sơ đồ đấu chân.
Sơ đồ chân của mạch ESP 8266 điều khiển thiết bị qua Wifi
Sơ đồ chân của cảm biến khí ga
Sơ đồ chân của mạch cảm biến nhiệt độ phòng hiển thị qua màn hình Oled
Sơ đồ chân điều khiển cánh gió của hệ thống làm mát
đồ nguyên của mạch tạo dao động trong mạch phun sương khử
khuẩn
6. Quy trình th nghim gii pháp
6.1. Sơ đồ thiết kế hệ thống máy thông minh trong nhà bếp
4 IN 1
B phn
làm mát
B phn
tn nhit
H thống điều
khin bằng cơ và
tr lý AI
H thng
làm mát
3 sò nóng lnh có
kích thước 4x4 cm
Dàn nóng có kích
thước 30x20 cm
Công tc
cm ng
Mch
Raspberry
Pi 4
H thng
báo cháy
H thng
phun sương
Mạch phun sương kích
thưc 5.5x5.5 cm
Cm biến gas và
nhiệt độ, máy bơm
6.2. Thiết lập sơ đồ khối và sơ đồ đấu chân
- Thiết lập sơ đồ khối của 4 hệ thống chính trong máy thông minh gồm
Sơ đồ khi mch ESP8266 điều khiển thiết bị qua Wifi
Sơ đồ khi h thng chng cháy
Sơ đồ khi h thống phun sương
Sơ đồ khi mch Raspberry Pi điều khiển qua giọng nói
- Thiết lập sơ đồ đấu chân bằng phần mềm fritzing
Sơ đồ chân của mạch ESP 8266 điều khiển thiết bị qua Wifi
Sơ đồ chân của cảm biến khí ga
Sơ đồ chân của mạch cảm biến nhiệt độ phòng hiển thị qua màn hình Oled
Sơ đồ chân điều khiển cánh gió của hệ thống làm mát
Sơ đồ nguyên lý của mạch tạo dao động trong mạch phun sương khử khuẩn
6.3. Cài đặt các phần mềm cần thiết
Bước 1. Cài đặt phần mềm Arduino
c 2. Tải thư viện cho adruino
Bước 3. Cài các phần mềm dùng cho mạch Raspberry pi
Cài hệ điều hành Raspbian
6.4. Quá trình viết code
Viết code cho mạch Esp8266
Viết code cho mạch cảm biến nhiệt độ GY-906
Viết code cho mạch cảm biến khí ga
Code điều khiển cánh gió trong hệ thống làm mát
Test code
Nạp code vào bo mạch
Chạy hệ điều hành google assistant cho mạch Raspberry Pi để điều khiển các
hệ thống của máy qua giọng nói.
6.5. Lắp ráp và chạy thử mạch
- Khi bo mạch đã được nạp code và được đảm bảo không có lỗi sai, sau đó sẽ
tiến hành lắp ráp, đấu các phần cứng.
6.6. Mô hình 3D máy thông minh trong nhà bếp
Các chức năng chính của máy
+ Chức năng làm mát như điu hòa (dàn sò nóng lnh)
+ Chức năng phun sương khử khun
+ Chức năng báo cháy và chống cháy
+ Màn hình cm ứng để điu khin các chức năng của máy
+ Màn hình Oled hin th nhiệt đ phòng.
6.7. Cách thức sử dụng máy thông minh trong nhà bếp
c 1: Bt ngun cho thiết b thông minh trong nhà bếp
- S dng ngun 220V là ngun cp
c 2: Kích hot các h thng
- H thng làm mát
+ Điều khin qua công tc cm ng (thao tác chm)
+ Điều khin bng ging nói (mic)
+ Điều khiển cánh gió qua điện thoại để tùy chnh nhiệt độ làm mát
- H thng kh khun
+ Điều khin qua công tc cm ng (thao tác chm)
+ Điều khin bng ging nói (mic)
+ T động ngt khi hết dung dch
- H thng chng cháy
+ T động bt h thng khi nhiệt độ trong phòng bếp t (42°C-50°C)
c 3: Cách hoạt động ca h thng
- H thng làm mát
+ Dàn mát s hoạt động làm mát, giúp gim nhiệt độ căn phòng của bn
+ Dàn tn nhiệt cũng hoạt động để tn nhit cho dàn lnh (dàn ), tn nhit càng
tốt thì độ làm lnh ca dàn sò càng cao.
+ Ở đây chúng em lắp thêm một thanh nhôm tiếp xúc với bề mặt của 3 con sò
giúp làm tăng diện tích làm mát của sò, và hệ thống 3 quạt hút khí dùng để hút khí
mát từ sò ra ngoài không khí.
Nguồn cung cấp cho hệ thống điều hòa (làm mát) của máy là nguồn được nối
trực tiếp với điện lưới 220V được hạ áp xuống còn 12V- 400W
Hệ thống tản nhiệt ở đây chúng em chọn là tản nhiệt nước gồm
+ Bình chứa nước: Được bơm trực tiếp vào đầu sò nóng lạnh bằng máy bơm
220V 30W. Từ sò nóng lạnh nước được dẫn qua dàn nhôm tản nhiệt (tủ lạnh) để tản
nhiệt ra ngoài môi trường. Từ đây hệ thống quạt làm mát dàn nhôm giúp cho nước
mát hơn và quay lại bình chứa chạy một vòng tuần hoàn bơm trở lại dàn sò nóng lạnh.
Ở phía dưới khí lạnh thoát ra có cánh gió để điều chỉnh hướng gió và lượng gió
thoát ra ngoài, được điều khiển bởi động cơ servo thông qua giọng nói.
- H thng kh khun
+ Mch tạo sương khi hoạt động s chuyển đổi dung dch thành dạng hơi sương
và đưa ra ngoài không khí
+ Dung dịch đó sẽ tiêu dit vi khun, côn trùng mang mm bnh gây hi sc khe
cho con người
- H thng chng cháy và cha cháy
+ Khi nhiệt độ trong phòng (42°C-50°C), máy bơm s hoạt động đưa nước ra
ngoài để dp tắt các đám cháy
+ H thống hút mùi cũng sẽ hoạt động để hút các khí gas rò r
7. Tính kh thi ca gii pháp
7.1. Kết quả thử nghiệm
Bước 1- Tiến hành cấp nguồn cho máy thông minh, lấy từ nguồn điện 220V
Bước 2- Chạy thử các chức năng, hệ thống của máy.
Đồng hồ đo nhiệt độ làm mát của sò nóng lạnh test thấy nhiệt độ có thể xuống đến
-1,10C, và còn có thể xuống thấp hơn nữa.
(lượng sương được phun ra khá tốt)
Sử dụng hệ thống phun khử khuẩn
Cm biến khí ga
Cm biến nhit đ khi có cháy
Bật tắt bằng nút cảm ứng chạm
Bật tắt bằng hệ thống điều khiển bằng
giọng nói
Các tính năng của sn phm hoạt động khá tt
7.2. Đánh giá sản phẩm
a. Hệ thống báo cháy tự động
Ưu điểm: + Thiết bị đã nhận diện được khí ga
+ Khi khí ga rò rỉ, hệ thống cảm biến sẽ được kích hoạt và còi sẽ hú
báo động cho con người biết
+ Điều kiện thử nghiệm: trong không gian phòng bếp tầm 3-5m2
+ Kết quả thu được về độ nhạy của cảm biến: 9/10
Nhược điểm: + Khi không có cháy mà trời chỉ nóng thì cảm biến nhiệt đã báo.
b. Hệ thống làm mát
Ưu điểm: + Sò hoạt động tốt, tạo khí mát đều
+ Điều kiện thử nghiệm: Làm mát trong phạm vi 1m2 dành cho người
làm bếp
+ Đặc tính kỹ thuật và phạm vi sử dụng của sản phẩm: Với hệ thống
làm mát chạy bằng 3 con sò nóng lạnh được nhóm thiết kế bằng 2 dàn nóng và lạnh
với hệ thống tản nhiệt nước tuần hoàn, nên sò được làm mát nhanh. Khí mát được hút
và đẩy ra ngoài về phía người làm bếp nhờ hệ thống quạt hút gắn với cánh gió nên
trong phạm vi khảo sát, người nội trợ sẽ thấy thoải mái khi nấu nướng mà không sợ
làm tắt bếp.
+ Kết quả thu được: Trong điều kiện thử nghiệm, hệ thống đạt 8/10
các chỉ tiêu đặt ra.
Nhược điểm: + Hệ thống chỉ có 3 con sò nóng lạnh nên mức độ làm mát chỉ
giới hạn trong phạm vi hẹp.
c. Hệ thống phun sương khử khuẩn
Ưu điểm: + Mạch tạo sương tốt
+ Điều kiện thử nghiệm: trong phạm vi 1m2 dành cho người làm bếp
+ Kết quả thu được: Trong điều kiện thử nghiệm, hệ thống đạt 8/10
các chỉ tiêu đặt ra.
Nhược điểm: bình đựng dung dịch phun hơi bé nên phạm vi tác dụng còn hẹp.
7.3. Tính ưu việt
- Hin nay trên th trường, hầu như chưa có một loi máy thông minh trong nhà
bếp nào kh thi đ triển khai đại trà c Vit Nam ln trên thế giới. Đã những d án
khởi đu cho s hin đại hóa căn bếp này nhưng tt c đều rất khó để trin khai do nhiu
hn chế như : Chi phí quá đắt đỏ, khó lắp đặt thi công và hn chế ln nht là do quan
nim ca con người chúng ta đã lâu nay chỉ quen s dng các thiết b trong căn bếp vi
nhng phím ON/OFF hoc các núm vặn thông thường . Trong khi đó, công việc ni tr
đối vi mỗi người công vic không h đơn giản và rt cn s tr giúp ca công
ngh, khoa học thuật để giúp công vic ni tr tr nên d dàng, tin li an toàn
hơn.
- Trong đề tài máy thông minh trong nhà bếp này, chúng em đã nghiên cu v
tính ưu việt ca board mch mch ESP 8266 th kết ni vi mch Raspberry Pi thông
qua wifi hoc 4G có th
+ Tích hp tr lý o Google Assistant, giúp ta th điu khin các thiết b bng
ging nói.
+ Điều khin các thiết b thông qua wifi.
- Ngoài ra, đề tài này chúng em còn nghiên cu v tính năng công dng ca
“Sò nóng lạnh” một thiết b được dùng để chế tạo máy điu hòa mini hiện nay đang n
trên th trường vào trong h thng làm mát ca máy thông minh. Việc đưa ra hệ thng
làm mát trong nhà bếp là một điều khá mi hu dng vi nhng căn bếp thông minh
trong thời đại công ngh hin nay.
- Kích thước ca máy ch tương đương như một chiếc điều hòa 9000BTU nên
đảm bo tính thm m và gọn gàng cho căn bếp ca bn.
Công sut ca máy thông minh trong
đề tài
Công sut của máy (điều hòa, hút
mùi) trên th trưng
H thng làm mát bng 3 con
sò nóng lnh
300 W
quạt hút máy bơm
100W
H thng hút mùi: Qut, màn
hình, đèn
15 W
H thng chng cháy: Máy
bơm
65W
H thống phun sương
30W
Tng công sut ca 4 h
thng trong thiết b khong
510W
- Hin nay trên th trường công sut tiêu
th đin của điều hòa 9000BTU t 0,9 ~
1kW (tính c đầu nén và qut mt lnh)
Công sut ca thiết b này khong:
1150W
Bài toán đặt ra: Nếu s dng thiết b này mi ngày 2 gi, thì sau 1 tháng (30 ngày)
tiền điện phi tr s là bao nhiêu? Biết 1 s đin theo giá th trường năm 2022 là
Bc 1: T 0-50kWh: 1.678 đồng/kWh (giá cũ là 1.549 đồng/kWh).
Bc 2: T 51 100 kWh: 1.734 đồng/kWh (giá cũ là 1.600 đồng/kWh).
Điện năng tiêu thụ ca máy là:
A= P.t = 510.2.30.10-3=30,6 kWh
Tiền điện phi tr
T1 = 30,6. 1.678 = 51.346,8 đồng
Điện năng tiêu thụ của điều hòa trên là:
A= P.t = 1150.2.30.10-3= 69 kWh
Tiền điện phi tr
T2 = 50. 1.678 + 19. 1.734
= 116.846 đồng
Vy s tin tiết kiệm được khi dùng thiết b trên s là:
T’ = T2 T1 = 116.846 51.346,8 = 65.499,2 đồng
Vy vi bài toán tính tiền điện ta thy thiết b trong đề tài xây dng có kh năng tiết
kiệm điện, tiết kiệm chi phí cho người s dụng đến mt na giá th trường
- Hơn nữa ngoài 2 h thng làm mát và hút mùi, máy thông minh còn mang đến h
thống phun sương khử khun, và h thng chng cháy rt tin ích vi chức năng điều
khin bng cm ng hoc bng giọng nói. Điều này đã mang đến s tri nghim tuyt
vi cho những người ni tr ng căn bếp thông minh ca mình.
7.4. Kết lun
- Đề tài hướng đến vic nghiên cu và phát triển căn bếp ca mỗi gia đình trong
thời đại công ngh 4.0 để khc phc, gii quyết nhng vấn đề v s cng knh ca các
thiết b riêng lẻ, đồng thi xoay quanh nn tng công ngh các bo mch Arduino,
Esp8266 và Rasberry Pi, đi cùng là 3 lĩnh vc chính: công ngh, tin hc và vật lí được
tìm hiu song hành gia kiến thc ph thông và kiến thc bên ngoài.
+ V khía cnh tin hc, ngôn ng lp trình adruino là ngôn ng chính để lp tnh
các bo mch. Các bo mch này liên kết vi máy tính và np code thông qua phn mm
Arduino IDE.
+ V khía cnh vật được th hin phn ln qua cách x mạch điện, lắp đặt
các h thống như phun sương, relay đóng mở màn hình, cách hàn điện, đấu dây cách
lắp đặt sao cho đơn giản, tin ích.
+ Khía cnh công ngh là v bn v kĩ thuật cho căn bếp. Bếp là nơi quây qun,
sinh hot hng ngày ca mỗi gia đình, nên d án muốn giúp căn bếp tr nên tin nghi
hơn với những món đồ tin ích, hiện đại. Đồng thi nâng cao chất lượng cuc sng ca
con người.
- hình thiết b thông minh trong căn bếp đã đang xu thế trong ng cuc
cách mng công nghip 4.0 bùng n. Việc đưa các thiết b thông minh gn với căn bếp
không còn là vấn đ xa xôi, khó thc hin na mà bây gi các thiết b này s dng
thông minh như thế nào s là nhng câu hỏi đặt ra cho người s dng.
- Mt điểm ni bt thiết b thông minh rt nhiu khách hàng yêu thích
tính năng tiết kiệm năng lượng. Tính năng điều khin thông minh cùng hu ích và
đa dạng thông qua điều khiển đơn giản bng ging nói vi Google Assistant
- Đề tài của chúng em đã mang đến nhng li ích cho một căn bếp vi nhng
công năng cơ bản đáp ứng được nhu cu của người ni tr. Nếu sn phẩm này được s
dng rng rãi s mang li nhiu s tin lợi cho người s dng cũng như tiết kim chi
phí, tiết kim thi gian, nâng cao chất lượng đời sng.
“Hãy thiết kế nhà bếp theo phong cách của bạn”
8. Kế hoch tài chính d kiến
Tên vt liu
S ng
Giá thành
Tng
1
Mch tạo hơi sương
1
140
140
2
Sò nóng lnh
3
120
360
3
Qut hút 12x12
4
50
200
4
Qut hút 5x5
3
30
90
5
Cm biến khí ga
1
50
50
6
Máy bơm nước chìm tun hoàn
1
155
155
7
Tm nhôm tn nhiệt nước
3
50
150
8
Máy bơm nước tăng áp
1
130
130
9
Ngun t ong (34A)
1
200
200
10
Công tc cm ng
4
15
60
11
Relay 5V
10
10
100
12
ESP 8266
2
90
90
13
Th nh 32GB
1
180
180
14
Loa ( cp )
1
80
80
15
Mạch tăng âm ly
1
250
250
16
Qut hút 4x4
1
0
0
17
Đèn LED 2m
1
50
50
18
Mch arduino uno
1
140
140
19
Cm biến nhiệt độ GY-906
1
250
250
20
Màn hình hin th 128x64 Oled
1
80
80
21
V điu hòa
1
200
200
22
Dàn nhôm tn nhit
1
200
200
23
ng dẫn nước
1
40
40
24
Đầu ni ng
4
10
40
25
Mch kim soát nhiệt độ
1
80
80
26
Đồng h đo nhiệt độ
1
40
40
27
Keo tn nhit
3
12
36
28
Phích cắm điện
3
5
15
29
Chiết áp 50k
2
10
20
30
Transistor
2
5
10
31
Tm khung mica
1
480
480
32
Tm xp fomex
1
250
250
33
Keo nến, 502, thiếc, nha thông
1
50
50
34
Dây điện 5m
1
60
60
Tng
4226
9. Kế hoch trin khai thc hin d án
STT
Tên công việc
Người thực hiện
Ghi chú
1
Lên ý tưởng
Minh, Sơn
2
Lên danh sách linh kiện
Minh, Sơn
3
Cài đặt các phần mềm cần thiết
Minh, Sơn
Hoàn thành
4
Viết chương trình Arduino cảm biến
nhiệt độ, khí ga
Minh
5
Viết chương trình mạch Raspberry
Minh
Hoàn thành
6
Viết module ESP 8266
Sơn
7
Lắp ráp công tắc cảm ứng
Sơn
8
Lăp ráp hệ thống làm mát
Minh, Sơn
Hoàn thành
9
Lăp ráp hệ thống các thiết bị, đấu dây
Minh, Sơn
Hoàn thành
10
Lắp ráp hệ thống phun sương
Minh, Sơn
Hoàn thành
11
Lắp ráp hệ thống báo cháy
Minh, Sơn
12
Thiết kế mô hình máy thông minh
Minh
13
Lắp ráp khung máy
Sơn
Hoàn thành
14
Gắn các linh kiện lên máy: đèn, quạt,
các module cảm biến, công tắc cảm
ứng ….
Minh, Sơn
Hoàn thành
15
Lắp ráp các thiết bị vào máy
Minh, Sơn
16
Test thử mạch, hệ thống làm mát,
quạt, cảm biến, phun sương ….
Minh, Sơn
Gặp nhiều lỗi v
phun sương,
chạy dây sai,
điều khiển giọng
nói, …
17
Test thử mạch, hệ thống phun sương,
tản nhiệt trong mạch nóng lạnh, cảm
biến khí ga, báo cháy, cảm biến nhiệt
độ phòng ….
Minh, Sơn
Thành công
18
Test thử mạch, hệ thống làm mát,
cảm biến khí ga, báo cháy, phun
sương khử khuẩn, cảm biến nhiệt độ
phòng, điều khiển qua giọng nói bằng
trợ lý google, các công tắc cảmng
….
Minh, Sơn
Thành công
19
Chỉnh sửa báo cáo, và trang trí sản
phẩm
Minh, Sơn
20
Làm video về sản phẩm
Minh, Sơn
Hoàn thành báo cáo và sản phẩm
Minh, Sơn
10. Ph lc
10.1. Mô hình 3D máy thông minh trong nhà bếp
Các chức năng chính của máy
+ Chức năng làm mát như điều hòa (dàn sò nóng lnh)
+ Chức năng phun sương khử khun
+ Chức năng báo cháy và chống cháy
+ Màn hình cm ứng để điu khin các chức năng ca máy
+ Màn hình Oled hin th nhiệt đ phòng.
10.2. Dựng mô hình máy thông minh trong nhà bếp
Cắt tấm fomex làm khung tản nhiệt
Khung máy chính
Tản nhiệt
Hệ thống làm mát
H thng qut tn nhit
Hệ thống phun sương
10.3. Lắp ráp thiết bị lên máy thông minh trong nhà bếp
Hệ thống làm mát
Hệ thống nguồn nuôi mạch
Lắp dàn sò lạnh
Lắp hộp nóng
Lắp servo cánh gió trong hệ thống làm
mát
Lắp mạch ESP266 và relay 4 cổng điều
khiển hệ thống qua giọng nói
Lắp động cơ
Lắp mạch adruino
(Cảm biến nhiệt độ phòng)
Hệ thống phun khử khuẩn
Lắp mạch tạo sương siêu âm
Lắp hộp phun sương
Lắp đường ống phun sương
Phun sương hoàn chỉnh
Hệ thống báo cháy
10.4. Hoàn thiện sản phẩm
KẾT QUẢ PHIẾU KHẢO SÁT VỀ NHU CẦU
SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÔNG MINH TRONG NHÀ BẾP
Link form: https://tinyurl.com/yc64hf5e
1. Bạn đã và đang sử dụng những thiết bị nào trong căn bếp?
2. Bạn thấy h thng hút mùi có cn thiết trong căn bếp không?
3. Bạn thấy h thng làm mát (điều hòa) có cn thiết cho căn bếp không?
4. Bạn thấy h thng kh khun có cn thiết cho căn bếp không?
5. Bạn thấy h thng chng cháy và cha cháy có cn thiết cho căn bếp không?
6. Bạn đang điều khiển những thiết bị trên bằng cách nào?
7. Bn có mun mt thiết b làm mát, h nhiệt, giống như một chiếc điều hòa đem lại
không gian thoáng mát cho phòng bếp không?
8. Bn có mun mt thiết b tiêu diệt vi khuẩn, côn trùng trong căn phòng bo v sc
khỏe con người không?
9. Bn có mun mt thiết b cnh báo, ngăn chặn đám cháy trong phòng bếp, giúp
gim thiu v thit hi không?
10. Bạn muốn có một chiếc máy hút mùi tự động trong căn bếp của mình không?
11. Bn thy thế nào v một chiếc MÁY THÔNG MINH tích hp c 4 h thng trên
trong căn bếp của mình?
12. Bạn đã từng sử dụng những thiết bị trên nhưng điều khiển tự động hoặc bằng
giọng nói hay chưa?
13. Các thiết bị hoạt động thông qua điều khiển thông thường mà bạn từng sử dụng
thể tích hợp được nhiều thiết bị khác không? (Ví dụ: Điều khiển của điều hòa có thể
điều khiển được đèn, quạt, máy hút mùi ...)
14. Bạn có nhu cầu sử dụng những sản phẩm điều khiển tích hợp nhiều thiết bị
không?
15. Bạn có muốn căn bếp của mình trở nên phong phú, thông minh hơn về mặt công
nghệ và sự tiện ích không?
16. Bạn có muốn điều khin các h thng, chức năng trên của thiết bị MÁY THÔNG
MINH TRONG NHÀ BẾP thông qua giọng nói, đồng thời cũng có thể qua công tắc
cảm ứng không?
17. Nếu có 1 MÁY THÔNG MINH trong nhà bếp tích hợp được cả 4 tính năng: Hút
mùi, Làm mát, Phun khử khuẩn, báo cháy và chống cháy vừa có thể điều khiển bằng
cơ, vừa điều khiển tự động thông qua giọng nói trên thị trường vi giá thành hợp lý,
bn s s dng chúng ch?
18. Bạn có thể góp ý thêm để sản phẩm "Thiết b thông minh trong nhà bếp" của
chúng tôi được hoàn thiện hơn!
- Về công dụng của máy
- Về các chức năng chính của máy
- Về hệ thống điều khiển của máy